Kaj je resonančno vezje?

Resonančno vezje, znano tudi kot vezje LC, vezje rezervoarja ali uglašeno vezje, je vezje, ki shranjuje energijo in jo večkrat prenaša naprej in nazaj, podobno kot nihajoče nihalo. Energija prehaja med induktorjem, komponento vezja, ki hrani energijo v magnetnem polju, in kondenzatorjem, ki hrani energijo v električnem polju. Ko delujeta na isti frekvenci, se pravi, da je vezje uglašeno. Takšna uglaševalna vezja se uporabljajo v sprejemnikih in ojačevalnikih.

Induktor in kondenzator delujeta skupaj. Kondenzator shranjuje energijo v obliki napetosti in jo nato sprosti v obliki toka. Induktor shranjuje energijo iz toka v svojem magnetnem polju in nato sprosti energijo nazaj v kondenzator. Dve komponenti vezja prenašata svojo shranjeno energijo naprej in nazaj, kar se imenuje nihanje. Število krat vsako sekundo, ko se energija prenaša naprej in nazaj, se šteje za frekvenco resonančnega kroga.

Resonančno vezje je kot nihalo. Človek potegne nihalo na stran in tako shrani potencialno energijo, saj je nihalo višje kot je bilo prej. Ko se nihalo sprosti, se potencialna energija spremeni v kinetično energijo, energijo gibanja. Kinetična energija povzroči, da se nihalo, ki gre skozi nevtralni položaj, dvigne na drugi strani in ponovno shrani potencialno energijo. Nihalo niha naprej in nazaj, dokler mu ne zmanjka energije.

Tako kot nihalo, resonančno vezje deluje najučinkoviteje, če niha na želeni ali resonančni frekvenci. Hitrost, s katero kondenzator in induktor vzameta in sprostita energijo, je funkcija časa. Če poskušamo vezje poganjati hitreje od njegove resonančne frekvence, kondenzator ali induktor ne bosta mogla dovolj hitro prevzeti in sprostiti energije. Resonančna frekvenca vezja je definirana z enačbo 1, deljeno s kvadratnim korenom L x C. L predstavlja induktivnost v Henriesu, C pa kapacitivnost v Faradih.

Kot otrok na gugalnici, resonančna vezja izgubijo nekaj energije, ko se energija prenaša naprej in nazaj, zato je treba dodati novo energijo, da vezje deluje. Žice imajo odpornost. Kondenzatorji ne sprostijo toliko energije, kot jo prevzamejo. Izguba v resonančnem vezju se meri s faktorjem kakovosti ali faktorjem Q. Višji faktor Q pomeni, da se z vsakim nihanjem izgubi manj energije.

Faktor Q se izračuna kot razmerje med amplitudo ali močjo nihanj, ki prihajajo iz vezja, v primerjavi s tem, kar je prišlo v vezje. Višji faktor Q pomeni, da je za vzdrževanje vezja potrebno manj energije in za vsak vhod se proizvede več izhoda. Po analogiji je pri otroškem gugalniku to mogoče primerjati s tem, kako daleč je gugalnica potovala po potisku starša, v primerjavi s tem, kako daleč je prepotovala roka starša, ko je potiskala otroka.
Oscilator je posebna vrsta vezja, ki nadomesti izgubljeno energijo zaradi Q faktorja, ki je manj kot idealen. Ko otrok črpa gugalnico s pravilno frekvenco in sistemu v rednih časovnih presledkih dodaja energijo za premagovanje izgube zaradi trenja in upora vetra, se lahko otrok niha v nedogled. Radijski sprejemnik je resonančno vezje z visokim Q faktorjem. Z obračanjem gumba se spremeni kapacitivnost spremenljivega kondenzatorja. Ko je resonančno vezje nastavljeno na isto frekvenco kot oddajnik radijske postaje, vezje proizvaja visoko amplitudo in jasen zvočni prenos.